Ajankohtaista

Sähkövirran aiheuttamat laakerivauriot

Yrityksemme tavoitteena on aina ollut ja tulee aina olemaan mahdollisimman pitkäikäikäisten ja laadukkaiden ratkaisujen toimittaminen. Koska ratkaisujemme ytimessä ovat toimittamamme tuotteet, pyrimme aina varmistamaan, että toimittamamme tuote saavuttaa käyttöolosuhteissa ja -kohteissa maksimaalisen käyttöiän. Aiheeseen liittyen, teemme usein erilaisia vikadiagnooseja, joiden yhteydessä tutkimme myös käytössä aiemmin olleita tuotteita. Laakerointeihin liittyen on löydettävissä yhä enemmän sähkövirran aiheuttamia vaurioita. Tämän tyyppinen vaurio ”ohitetaan” teollisuuden kunnossapidossa tällä hetkellä kovin helposti. Tämä johtaa tuotantolaitteen normaalia lyhyempään käyttöikään, tarpeettomiin tuotantokatkoksiin sekä merkittäviin kustannushaittoihin.

Ongelma

Taajuusmuuttajalla ohjatut vaihtovirtamoottorit ovat erittäin yleisiä teollisuudessa. Taajuusmuuttaja mahdollistaa moottorin halutunlaisen ohjauksen sekä parantaa energiatehokkuutta. Taajuusmuuttajakäyttöihin liittyy myös haitallinen ilmiö sähkömoottorin (tai siihen liitettyjen muiden laitteiden) mekaaniseen kestävyyteen liittyen. Kutsumme tätä haitallista ilmiötä laakerivirraksi.

Laakerivirrat aiheuttavat ennenaikaisia laakerivaurioita. Ongelmallisia laakerivirtoja aiheuttaa etenkin PWM (pulssitaajuusmodulaatio) -tyyppisen taajuusmuuttajan syöttämä yhteismuotoinen jännite sekä korkeat kytkentätaajuudet. Tämä ohjaustapa mahdollistaa jännitteen indusoitumisen moottorin akselille. Kun jännite on tarpeeksi suuri, ylittyy moottorin laakeripintojen välinen resistanssi ja tapahtuu läpilyönti. Purkautunut varaus kulkee hyvin pienen pinta-alan läpi eli virrantiheys läpilyönnin aikaan on suuri. Tämä vaurioittaa laakerin vierintäelimiä sekä vierintäratoja ja johtaa ennenaikaiseen vaurioon ja tuotannon katkeamiseen. Nämä vauriot ovat helposti nähtävissä, kun vanha laakeri puhdistetaan ja halkaistaan. Kuva tyypillisestä vahingosta alla.

Noin 75kW moottorikoosta ylöspäin, moottoreissa ilmenee tyypillisesti myös korkeataajuuksisia kiertäviä virtoja. Nämä aiheuttamat samantyyppisen lopputuleman kuin aiemmin mainittu.

 



 

 

Diagnosointi

Akselijännitteen ja läpilyöntien aiheuttamat vauriot ovat yleensä selkeästi nähtävissä, kun vanha moottorista purettu laakeri puhdistetaan ja vierintäpinnat tutkitaan. Pinnat näyttävät harmailta tai niissä näkyy selvää läpilyönnin aiheuttamaa kuviointia. Joskus laakerin voitelurasva on myös tummunut. Vanhan laakerin tutkiminen ennen uuden asennusta on tärkeä osa laadukasta kunnostustyötä.

Akselijännite voidaan myös mitata käytössä olevasta moottorista. Näin kannattaisi periaatteessa tehdä kaikille taajuusmuuttajaohjatuille moottoreille, jos halutaan välttää moottorin laakereiden ennenaikainen särkyminen. Mittaus voidaan suorittaa tähän tarkoitukseen suunnitellulla akselijännitemittarilla.

 

Ratkaisu

Suunnittelemattomien tuotantokatkojen välttämiseksi moottorin laakerit on suojattava molemmilta yllämainituilta laakerivirtatyypeiltä. Aegis-akselinmaadoitusrengas on luotettava, helppo ja kustannustehokas tapa maadoittaa sähkömoottorin akselille indusoitunut haitallinen jännite. Moottorit, joissa ilmenee lisäksi kiertäviä virtoja, tarvitsevat sähköeristetyn laakerin vastakkaiseen päähän akselia. Näillä kahdella helpolla keinolla saadaan taajuusmuuttajaohjattujen sähkömoottoreiden käyttöikä huomattavasti pidemmäksi ja vältytään kalliilta ja suunnittelemattomilta tuotantokatkoksilta. Moottorityypistä ja kokoluokasta riippuen, suojaamattomien moottoreiden laakerit saattavat särkyä hyvinkin nopeasti, jopa muutamien kuukausien aikana.

HUOMIO: Moottorin molempien päiden sähköeristetty laakerointi EI POISTA akselijännitettä. Tällöin estetään kyllä todennäköisesti läpilyönti eristetyn laakerin läpi kyseisessä moottorissa, mutta akseli jää edelleen jännitteiseksi. Tällöin läpilyönti tapahtuu seuraavan mahdollisen laakerin läpi, yleensä esimerkiksi vaihteistossa.

 

Apua näiden ongelmien ratkaisemiseksi saa meiltä, Motiontek Oy:lta. Meiltä kannattaa pyytää apua sillä:


olemme keränneet kokemusta laakerointien teknisistä toteutuksista ja erilaisista haasteista vuosikausien ajan
toteutamme akselijännitemittaukset käytössä oleviin moottoreihin ja raportoimme jännitetasot moottorikohtaisesti
tutkimme vanhat puretut laakerit ja selvitämme mistä ennenaikainen särkyminen on johtunut
Aegis-tuotteiden virallisena edustajana toimitamme tarvittavat komponentit akselin oikeanlaiseen maadoitukseen
Usean laakerivalmistajan edustajana toimitamme tarvittavat sähköeristetyt laakerit


 

Ole yhteydessä

Marko Rantanen

marko.rantanen@motiontek.fi

045 1627727

 

Motiontek Oy

myynti@motiontek.fi

010 501 2360

 

Aegis-tuotteet sivuillamme: Maadoitusrenkaat

Tuote-esittelyssä Timken-kartiorullalaakerit

Timkenin perustaja Henry Timken kehitti kartiorullalaakerin 1890-luvulla. Tämän keksinnön ympärille perustettiin Timken Roller Bearing and Axle Company vuonna 1899. Siitä lähtien Timken on ollut kartiorullalaakereiden johtava valmistaja maailmassa.

Kartiorullalaakerin rullat ja niitä vastaavat vierintäradat ovat muodoltaan kartiomaisia. Kartiorullalaakeri on geometriastaan johtuen erityisen sopiva kantamaan yhdistettyjä kuormituksia (säteis- ja aksiaalikuormia). Kartiorullalaakeri koostuu yksinkertaisimmillaan sisäkehästä (laakerin ”kehää” kutsutaan usein ”kooliksi”) rullineen sekä ulkokehästä. Metrisellä tai tuumaisella mitoituksella valmistetut yksiriviset kartiorullalaakerit ovat hyvin yleisiä erilaisissa ajoneuvoissa ja teollisuuden sovelluksissa. Kartiorullalaakereita valmistetaan tämän lisäksi erilaisina kokoonpanoina, joiden sisäinen rakenne on huomattavasti tavallista yksirivistä laakeria monimutkaisempi. Tällöin kyseessä on yleensä tuumaisella mitoituksella valmistettu laakeri. Tyypillisiä sovelluksia tällaisille laakereille ovat esimerkiksi teollisuudessa yleisesti käytetyt NASH-pumput. Erityisesti tuumaisiin versioihin liittyy paljon teknisesti haastavia seikkoja, joten seuraavassa hieman lisätietoa aiheeseen.

Yksiriviset kartiorullalaakerit



TS-tyypin laakeri on yksirivinen, laajimmin käytössä oleva kartiorullalaakeri. Se koostuu sisäkehäkokoonpanosta (sisäkehä, rullat, pidin) sekä ulkokehästä. Laakeria käytetään usein pareittain vastakkain asennettuina. Laitteiden kokoonpanon aikana yksiriviset laakerit voidaan asettaa vaadittuun välykseen tai esijännitykseen, sovellukseen sopivan suorituskyvyn saavuttamiseksi.

TSF-tyypin laakeri on yksirivisen kartiorullalaakerin variaatio. TSF-laakerissa on laipallinen ulkokooli, joka helpottaa laakerin aksiaalisuuntaista sijoittamista.

Kaksiriviset kartiorullalaakerit



TDO-tyypin laakerilla on tuplaulkokehä ja kaksi erillistä sisäkehää. Laakeri toimitetaan yleensä sisäkehien välirenkaan kanssa esiasennettuna kokoonpanona. TDO-tyypin laakeri soveltuu raskaille kuormille ja on yleisesti käytössä sovelluksissa joissa esiintyy kaatomomenttia.

TDI ja TDIT-tyypin laakerilla on tuplasisäkehä ja kaksi erillistä ulkokehää. Laakeri toimitetaan yleensä ulkokehien välirenkaan kanssa esiasennettuna kokoonpanona. TDIT-tyypin laakeri on kartioreikäinen.

TNA, TNASW ja TNASWE-tyypin laakerit ovat TDO-tyypin kanssa samankaltaisia laakereita (tuplaulkokehä ja kaksi sisäkehää). Sisäkehän etupinnat on kuitenkin pidennettyjä, joten tarvetta erilliselle sisäkoolien välirenkaalle ei ole. Nämä laakerityypit tarjoavat ratkaisun moniin sovelluksiin, joissa vaaditaan yksinkertaisuutta, sillä ne toimitetaan sisäänrakennetulla välyksellä.

TNASW ja TNASWE-tyypin laakerit ovat TNA-tyypin variaatioita, jotka mahdollistavat voitelun akselin läpi. TNASWE:llä on lisäksi pidennetyt sisäkoolin takapinnat, joka mahdollistaa tiivisteiden tai suojien käytön.

Välirengaskokoonpanot

Mikä tahansa yksirivinen kartiorullalaakeri (TS-tyyppi) voidaan valmistaa kaksirivisenä kokoonpanona, välirenkaalla varustettuna. Tällöin laakerin ulko- ja/tai sisäkehien väliin lisätään, sovelluksen tarve huomioiden, halutuilla mitoilla ja toleransseilla valmistettu välirengas. Tällä tavoin voidaan valmistaa laakeri hyvin monenlaisiin sovelluksiin, erilaisilla ennalta määrätyillä sisäisillä välyksillä tai esijännityksillä. Myös laakerikokoonpanon leveys voidaan valita yksinkertaisesti välirenkaiden paksuutta muuttamalla.

Kartiorullalaakereiden hankkiminen



Kartiorullalaakereissa huomioitavaa on, että laitteen suunnittelija suunnittelee laitteeseen soveltuvan laakeroinnin. Erityisesti tuumamittaisten, välirenkaita sisältävien laakerikokoonpanojen kanssa tulee olla huolellinen oikean laakerin valinnassa ja hankinnassa. Laakereista ei välttämättä löydy täydellisiä merkintöjä mikä tekee varaosan hankinnasta haastavaa. On hyvin yleistä, erityisesti teollisuuden kunnossapidossa, että laakereita yritetään hankkia puutteellisin tiedoin. Mikäli laakerin toimittaja ei itse ole tällaisessa tilanteessa riittävän ammattitaitoinen, saattaa laakerin lopullinen käyttäjä saada täysin väärän tuotteen, jolloin seuraukset ovat vähintäänkin viivästyksiä, pahimmillaan kalliita laiterikkoja.

Laakerikokoonpanot (ja tietysti kaikki muutkin laakerit) tulee aina hankkia kokonaisina paketteina virallisilta valmistajan edustajilta. Yrityksemme Motiontek Oy on Timken-laakereiden virallinen maahantuoja Suomessa. Ole meihin yhteydessä, niin saat tarvitsemaasi tukea laakerin hankintaan, oikeanlaiseen asennukseen ja ylläpitoon liittyen.

 

Marko Rantanen

marko.rantanen@motiontek.fi

045 1627727

 

Motiontek Oy

010 501 2360 

myynti@motiontek.fi

Lue tuotteen viivakoodi